Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng một số tính chất hoạt động của hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận di động trên máy nông nghiệp tự hành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        VŨ CÔNG CẢNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MỘT SỐ TÍNH CHẤT HOẠT ðỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG THỦY LỰC CHO BỘ PHẬN DI ðỘNG TRÊN MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH LUẬN VĂN THẠC SỸ HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        VŨ CÔNG CẢNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MỘT SỐ TÍNH CHẤT HOẠT ðỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG THỦY LỰC CHO BỘ PHẬN DI ðỘNG TRÊN MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI VIỆT ðỨC HÀ NỘI – 2013 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kì công trình nghiên cứu khoa học nào khác. Tôi xin cam ñoan, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện Luận văn này ñã ñược cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong Luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Vũ Công Cảnh Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của Lãnh ñạo Viện phát triển công nghệ Cơ ðiện, Khoa Cơ ðiện, Ban quản lý ðào tạo ðại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, tập thể cá nhân trong và ngoài cơ quan. Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng ñến: TS. Bùi Việt ðức Giảng viên Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã trực tiếp hướng dẫn hết mực nhiệt tình, làm việc với tinh thần chu ñáo trách nhiệm cao, ñã chỉ dạy giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Lãnh ñạo, cán bộ, công chức, viên chức Bộ môn ðộng lực, Viện Phát triển công nghệ Cơ ðiện ñã tạo ñiều kiện hết sức thuận lợi cho tôi thực hiện ñề tài nghiên cứu. Tập thể Lãnh ñạo và các thầy cô giáo Khoa Cơ ðiện, Ban quản lý ðào tạo ðại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Những sự giúp ñỡ của người thân trong gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện tốt nhất ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Vũ Công Cảnh Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH………………………………………………………… vi PHẦN I: MỞ ðẦU 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục tiêu của ñề tài 2 1.2.1. Mục tiêu 2 1.2.2. Nội dung 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2 PHẦN II: NỘI DUNG 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Các dạng truyền ñộng trên máy kéo nông nghiệp. 4 1.1.1. Truyền ñộng cơ khí 4 1.1.2. Truyền ñộng ñiện 5 1.1.3. Truyền ñộng thủy lực 5 2.1. Một số ứng dụng truyền ñộng thủy lực cho bộ phận di ñộng trên ô tô máy kéo và xe chuyên dụng 6 2.2. Sơ ñồ truyền ñộng thuỷ lực trên các loại ô tô máy kéo và xe chuyên dụng .10 2.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về truyền ñộng thủy lực cho bộ phận di ñộng trên máy kéo, máy nông nghiệp tự hành 16 2.3.1. Các nghiên cứu ở ngoài nước về truyền ñộng thủy lực trên máy kéo, máy nông nghiệp tự hành 16 2.3.2. Các nghiên cứu ở trong về truyền ñộng thủy lực trên máy kéo, máy nông nghiệp tự hành 16 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iv CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG THỦY LỰC CHO BỘ PHẬN DI ðỘNG MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH 18 2.1. Phác thảo một số mô hình truyền ñộng thủy lực cho máy nông nghiệp tự hành 18 2.2. Thiết kế mạch truyền ñộng thủy lực cho bộ phận di ñộng của máy nông nghiệp tự hành 19 2.2.1. Yêu cầu hoạt ñộng của hệ thống 19 2.2.2. Phác thảo sơ ñồ hoạt ñộng của hệ thống truyền ñộng thủy lực 19 2.2.3. Hoạt ñộng của hệ thống 20 2.3. Tính toán lựa chọn các phần tử mạch thuỷ lực: 21 2.3.1. Tính toán ñộng cơ thủy lực 21 2.3.2. Van tiết lưu ñiều chỉnh ñược 22 2.3.3. Tính toán bơm dầu 23 2.3.4. Tính toán ống dẫn dầu 24 2.3.5. Lựa chọn van phân phối 27 2.3.6. Tính toán chọn bơm trong mạch thủy lực: 28 2.3.7. Chọn loại van tiết lưu 30 2.3.8. Lựa chọn van áp suất 31 2.3.9. Thùng dầu 32 2.3.10 Bộ lọc dầu 33 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 36 3.1. Mô hình mô phỏng hệ thống truyền ñộng và ñiều khiển thủy lực 36 3.1.1. ðộng cơ diesel 36 3.1.2. Bơm thủy lực 38 3.1.3. Ống dẫn dầu 38 3.1.4. ðộng cơ thủy lực 38 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT MÔ HÌNH 39 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật v 4.1. Xây dựng mô hình khảo sát 40 4.2. Kết quả khảo sát 41 4.2.1. Kết quả khảo sát quá trình ñiều khiển van phân phối 41 4.2.2. Kết quả khảo sát quá trình thay ñổi mức ga 45 4.2.3. Kết quả khảo sát quá trình ñiều khiển van tiết lưu 49 4.2.4. Kết quả khảo sát quá trình thay ñổi tải trọng 52 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 56 5.1 Kết luận 56 5.2 ðề nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Truyền ñộng thủy lực một bơm, một motor cho 2 cầu 7 Hình 1.2. Hệ thống truyền lực máy kéo Fendt 400 8 Hình 1.3. Hệ thống truyền lực máy kéo Fendt 900 8 Hình 1.4. Hệ thống truyền ñộng xe nâng hàng 9 Hình 1.5. Hệ thống truyền lực xe lu rung 10 Hình 1.6 . Truyền ñộng thủy lực – cơ khí cho hai bánh chủ ñộng 11 Hình 1.7. Truyền ñộng thủy lực HST cho 2 bánh 11 Hình 1.8. Truyền ñộng thủy lực kết nối 2 bơm và hai motor thủy lực 13 Hình 1.9 Truyền ñộng thủy lực có hộp số cơ khí 13 Hình 1.10 Truyền ñộng xích nhận nguồn ñộng lực từ truyền ñộng thủy lực có hộp số 14 Hình 1.11 Truyền ñộng xích nhận nguồn ñộng lực từ truyền ñộng thủy lực không có hộp số 14 Hình 1.12. Truyền ñộng thủy lực cho 2 cầu chủ ñộng 15 Hình 1.13.Truyền ñộng thủy lực cho 15 xe lu 15 Hình 2.1 Kết cấu tổng thể hệ thống truyền ñộng không hộp số 18 Hình 2.2. Hệ thống truyền lực có hộp số cơ khí 19 Hình 2.3. Sơ ñồ mạch truyền ñộng và ñiều khiển thủy lực máy 20 nông nghiệp tự hành 20 Hình 2.4 ðường ñặc tính hao tổn áp suất của van phân phối 28 Hình 2.5 Bơm thủy lực 29 Hình 2.6 Van tiết lưu 30 Hình 2.7 ðường ñặc tính lưu lượng và hao tổn áp suất của van FPSU (B) 3831 Hình 2.8 ðặc tính của van áp suất 32 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vii Hình 2.9 Bố trí các thiết bị trong thùng dầu 33 Hình 2.10 Bình lọc dầu 34 Hình 2.11 Cấu tạo của bộ lọc dầu 34 Hình 2.12 ðồng hồ ño áp kế bằng lò xo 35 Hình 3.1. Mô hình truyền ñộng thủy lực máy nông nghiệp tự hành 36 Hình 3.2. ðồ thị ñặc tính ñộng cơ RV 165 37 Hình 3.3. Kết nối giữa ñộng cơ và bơm dầu 37 Hình 3.4. Kết nối giữa bơm và ñộng cơ thủy lực 38 Hình 3.5. Sơ ñồ kết nối ñộng cơ thủy lực với cầu sau 39 Hình 4.1. Mô hình mô phỏng trong Matlap Simulink 40 Hình 4.2. Sơ ñồ tính toán hệ thống truyền ñộng thuỷ lực cho 40 bộ phận di ñộng máy nông nghiệp tự hành 40 Hình 4.3. Áp suất trong ống cấp dầu khi ñiều khiển van phân phối 42 Hình 4.4. Áp suất trong ống xả dầu khi ñiều khiển van phân phối 42 Hình 4.5. Tốc ñộ quay ñộng cơ thủy lực khi ñiều khiển van PP 43 Hình 4.6. Mô men quay ñộng cơ thủy lực khi ñiều khiển van PP 44 Hình 4.7. Lưu lượng bơm thủy lực khi ñiều khiển van PP 45 Hình 4.8. Tốc ñộ quay DCDT khi thay ñổi mức ga 46 Hình 4.9. Lưu lượng bơm thuỷ lực khi thay ñổi mức ga DCDT 46 Hinh 4.10. Áp suất ñường cấp dầu khi thay ñổi mức ga DCDT 47 Hình 4.11. Áp suất ñường xả dầu khi thay ñổi mức ga DCDT 47 Hình 4.12. Tốc ñộ quay ñộng cơ thủy lực khi thay ñổi mức ga DCDT 48 Hình 4.13. Mô men ñộng cơ thuỷ lực khi thay ñổi mức ga DCDT 48 Hình 4.14. Lưu lượng trên ống cấp dầu khi thay ñổi tiết lưu 49 Hình 4.15. Áp suất ñường cấp khi ñiều khiển tiết lưu 50 Hình 4.16. Áp suất ống xả khi ñiều khiển tiết lưu 50 Hình 4.17. Tốc ñộ quay ñộng cơ thủy lực khi ñiều khiển van tiết lưu 51 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật viii Hình 4.18. Tốc ñộ ñộng cơ thủy lực khi thay ñổi tải trọng 52 Hình 4.19. Mô men ñộng cơ thủy lực khi tải trọng thay ñổi 52 Hình 4.20. Lưu lượng bơm thủy lực khi tải trọng thay ñổi 53 Hình 4.21. Áp suất ống cấp dầu khi tải thay ñổi 54 Hình 4.22. Áp suất ống xả khi có sự thay ñổi tải trọng 54 [...]... ñư c s d ng trên các lo i xe chuyên d ng và v n t i h ng nh , … 2.3 Các nghiên c u trong và ngoài nư c v truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng trên máy kéo, máy nông nghi p t hành 2.3.1 Các nghiên c u ngoài nư c v truy n ñ ng th y l c trên máy kéo, máy nông nghi p t hành Các nghiên c u v truy n ñ ng và ñi u khi n th y l c cho b ph n di ñ ng máy kéo, máy nông nghi p t hành trên th gi i ñã và ñang phát... n và yêu c u c a m t lu n văn Th c s k thu t cơ khí, tác gi ñ xu t ñ tài: Nghiên c u thi t k và mô ph ng m t sô tính ch t ho t ñ ng c a h th ng truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng trên máy nông nghi p t hành 1.2 M c tiêu c a ñ tài 1.2.1 M c tiêu Tính toán thông s , l a ch n ph n t và xây d ng mô hình mô ph ng m ch truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng, làm cơ s cho vi c thi t k ch t o máy nông. .. XÂY D NG MÔ HÌNH H TH NG TRUY N ð NG TH Y L C CHO B PH N DI ð NG MÁY NÔNG NGHI P T HÀNH 2.1 Phác th o m t s mô hình truy n ñ ng th y l c cho máy nông nghi p t hành Trên cơ s tham kh o, k th a các mô hình h th ng truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng trong các công trình nghiên c u trong và ngoài nư c, căn c vào ñi u ki n ch t o và s d ng trong nư c ñ ñ xu t m t thi t k m ch truy n ñ ng và ñi u khi... máy nông nghi p t hành ph c v s n su t nông nghi p 1.2.2 N i dung - L a ch n, thi t k k t c u máy phù h p; - Tính toán, xây d ng mô hình mô ph ng h th ng truy n ñ ng thu l c cho b ph n di ñ ng c a máy nông nghi p t hành - Kh o sát mô hình và phân tích k t qu mô ph ng 1.3 Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài Xây d ng cơ s cho vi c ng d ng truy n ñ ng thu l c vào trong s n xu t nông lâm nghi p v i... p lý cho máy nông nghi p t hành phù h p v i ñi u ki n làm vi c ph c t p c a s n xu t nông nghi p Hình 2.1 K t c u t ng th h th ng truy n ñ ng không h p s Mô hình h th ng truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng máy nông nghi p t hành trên hình 2.1 có k t c u ñơn gi n, ít chi ti t và d l p ñ t v n hành V i mô hình này, Bơm th y l c s ti p nh n toàn b công su t c a ñ ng cơ ñ t trong, chuy n ñ i thành... trong cung c p năng lư ng qua h th ng truy n l c và truy n ñ ng cho bơm d n ñ ng cho ñ ng cơ (truy n ñ ng cho 2 bánh ch ñ ng) M ch truy n ñ ng Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 11 th y l c này ñư c ng d ng nhi u trên các lo i máy làm vi c trong nông nghi p (máy c t c khô và cu n thành ñ ng trên ñ ng) Máy c t c ñư c ñ t trên bánh trư c c a xe, 2 bơm th y l c ñư c ñi... t b th y l c máy kéo, máy nông nghi p t hành nói riêng có ngu n g c t nư c ngoài Các nghiên c u trong nư c liên quan ñ n v n ñ này vì v y cũng không nhi u và t p trung ch y u cho h th ng truy n ñ ng và ñi u khi n th y l c cho các lo i máy tĩnh t i ho c m t s h th ng ph tr trên các phương ti n di chuy n Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 16 Trong các nghiên c u c a... thêm h p s 2 c p cho mô hình dư i ñây Hình 2.2 H th ng truy n l c có h p s cơ khí 2.2 Thi t k m ch truy n ñ ng th y l c cho b ph n di ñ ng c a máy nông nghi p t hành 2.2.1 Yêu c u ho t ñ ng c a h th ng H th ng truy n ñ ng và ñi u khi n th y l c thi t k cho b ph n di ñ ng máy nông nghi p t hành c n th a mãn các ñi u ki n: - K t c u ñơn gi n, thu n ti n trong l a ch n l p ñ t thi t b , v n hành ñi u khi... ñ ng và ñi u khi n th y l c tr giúp truy n l c cho liên h p máy v n chuy n g trong s n xu t Lâm nghi p H th ng truy n ñ ng th y l c ñư c thi t k cho mooc kéo, có kh năng thay ñ i khá linh ho t tr ng thái truy n ñ ng, ñáp ng ñư c các yêu c u tr giúp truy n ñ ng cho máy kéo trong các trư ng h p di chuy n ph c t p Các ñ tài, d án nghiên c u c a b môn Máy – T ñ ng th y khí và B môn K thu t th y khí và t... t…vv 2.3.1 Tính toán ñ ng cơ th y l c Mô men t ng c ng trên tr c ñ ng cơ M2 = MA + MD + M L (Nm) Trong ñó: Mô men quán tính: MA = J.θ Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 21 J: mô men quán tính kh i lư ng trên tr c ñ ng cơ (Nms2) θ: gia t c góc c a truc ñ ng cơ (rad/s2) Mô men c n do ma sát nh t c a d u: MD Mô men c n do t i tr ng ngoài: ML Áp su t vào (p1) và ra (p2)